精子特异性RNA甲基转移酶NSUN7的非典型催化位点结构及其在精子发生中的非催化功能研究

本研究针对精子发生过程中RNA甲基转移酶NSUN7的催化机制不明问题，通过构建催化位点突变小鼠模型（Nsun7C382A），发现其甲基转移活性并非精子鞭毛纵向柱定位所必需。结构建模揭示NSUN7具有独特的催化中心构象（含motif IV/VI/VIII半胱氨酸重排），挑战了NOP2/Sun家族传统催化机制认知，为精子发生调控提供了新视角。

　　

精子作为遗传信息传递的载体，其鞭毛结构的精确组装是运动功能的关键。然而，调控鞭毛核心结构——纤维鞘纵向柱（longitudinal columns, LC）定位的分子机制仍存在诸多谜团。近期研究发现，RNA甲基转移酶NSUN7的缺失会导致LC错位，但令人困惑的是，作为催化m⁵C（5-甲基胞嘧啶）的NOP2/Sun家族成员，其底物与精子结构蛋白组装间的关联机制始终未被阐明。更引人深思的是，前期研究未在NSUN7敲除小鼠的精母细胞中检测到RNA甲基化水平变化，这暗示其可能通过非经典途径发挥作用。

为破解这一难题，莫斯科国立大学线粒体工程研究所团队在《Biochimie》发表研究，通过CRISPR-Cas9技术构建催化位点突变小鼠（Nsun7^C382A），结合精子运动分析、睾丸组织病理学检查和三维结构建模等方法展开系统研究。

关键实验技术
研究采用生殖系特异性基因编辑技术构建Nsun7^C382A突变小鼠模型，通过计算机辅助同源建模预测NSUN7蛋白结构，结合精子活力计算机辅助分析系统（CASA）评估表型，并运用免疫荧光显微技术观察纤维鞘结构。

Mice housing, breeding and genome editing
通过替换motif IV保守半胱氨酸（C382A）构建突变小鼠，动物实验经莫斯科国立大学线粒体工程研究所伦理委员会批准（协议号79）。

Putative Catalytic Cysteine in Motif IV of NSUN7 is Dispensable for Its Functional Activity in Spermatogenesis
与预期相反，Nsun7^C382A小鼠未出现敲除表型：精子数量、活力及LC定位均与野生型无异，生育力完全保留。这与典型NOP2/Sun家族酶催化机制（依赖motif IV/VI半胱氨酸对）形成鲜明对比。

Discussion
结构模型显示NSUN7催化中心存在三大异常特征：motif IV-VI半胱氨酸间距扩大（11.9? vs 典型酶6-7?）、motif VIII半胱氨酸（C494）异常靠近motif VI（4.3?），且三者进化高度保守。这种独特构象暗示其可能通过：1）形成非经典二硫键网络；2）作为蛋白质相互作用支架；3）催化非典型底物等方式发挥作用。

Conclusion
研究首次证实NSUN7在精子发生中的功能独立于其甲基转移活性，其重排的催化中心可能代表NOP2/Sun家族的新功能分支。该发现为理解RNA修饰酶在细胞骨架组装中的非经典功能开辟了新思路，对男性不育诊疗靶点开发具有启示意义。Philipp Pletnev团队特别指出，NSUN7可能通过调控AKAP3/4等纤维鞘关键蛋白的翻译后修饰或定位来影响LC组装，这将成为后续研究重点。